DE2101729A1

DE2101729A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Pegelstandes von flussigem Metall in einer Form zum kontinuierlichen Gießen

Info

Publication number: DE2101729A1
Application number: DE19712101729
Authority: DE
Inventors: Jack R Cedar Lake Ind Tomashek James R Wood Dale Ward Donald H Glen Ellyn Hl Crowell, (V St A ) B22d 11 10
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1970-01-16
Filing date: 1971-01-15
Publication date: 1971-07-22
Also published as: GB1320876A; CA938078A; FR2076147A1; US3670801A; FR2076147B1

Description

PATENTANWÄLTE

ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAUCK · dipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTELLUNGSANSCHRIFT; HAMBURG 36 · NEUER^-WALL 41

TEL. 367428 UND 364110

TELEGR. NBOEDAPATEJiT HAMBURG MÜNCHEN 15 · MOZARTSTH. 23

TBL. 0 38 05 86

TBLEGR. NEGESAFiTENI MÜNCHEN

, \k. Jan. 197t

HAMBURG

Borg-Warner Corporation
200 South Michigan Avenue,
Chicago, Illinois 6O6O4
(V. St. v. A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Pegelstandes von flüssigem Metall in einer Form zum kontinuierlichen Gießen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anzeigen des Pegelstandes in einer Form zum kontinuierlichen Gießen in Verbindung mit einem Regelsystem zur Regelung des Pegelstandes. Die Erfindung ist insbesondere auf eine Vorrichtung und ein System zum Anzeigen und Regeln des Pegelstandes von flüssigem Metall innerhalb einer Maschine zum kontinuierlichen Gießen gerichtet, die zum Herstellen eines kontinuierlichen Stahlblockes, eines sogenannten Stahlknüppels aus flüssigem Stahl dient.

Bei einem in der Praxis bedeutsamen Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Stahl wird ein Strom flüssigen Metalls aus einem sogenannten Tundish in eine wassergekühlte Form gegossen. Innerhalb der Form wird der Stahl ausreichend weit abgekühlt, so daß er als kontinuierlicher Knüppel ausgezogen werden kann.

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— ρ _

Der Pegelstand des flüssigen Stahls innerhalb der Form wird einerseits durch die Zuführgeschwindigkeit von flüssigem Stahl aus dem Tundisch und andererseits durch die Auszugsgeschwindigkeit des gegossenen Knüppels vermittels eines Antriebssystems bestimmt. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Pegelstands-Anzeige- und Regelsystem soll in einer derartigen Umgebung verwendet werden. Die Stellung, welche ^ eine Maschine zum kontinuierlichen Giessen innerhalb eines Stahlwerks einnehmen kann, wird in einem Aufsatz von D.R.G. Davies mit dem Titel "Steel" (Stahl) in dem McGraw-Hill Yearbook of Science and Technology (1969) auf Seite 325 beschrieben.

Grundsätzlich wird einer kontinuierlichen Gießform geschmolzener flüssiger Stahl zugeführt, und in der Form wird der Stahl in einen kontinuierlichen Stahlknüppel übergeführt, indem er eine wassergekühlte Form durchläuft, in welcher der Stahl | geformt und seine äußere Oberfläche in den erstarrten Zustand abgekühlt wird. Anschließend wird der kontinuierliche Knüppel weiter abgekühlt und zerteilt, d.h. durch Abscherung in einzelne Stahlknüppel unterteilt. Als allgemeine Informationsquellen über kontinuierlichen Stahlguß lassen sich beispielsweise folgende Werke heranziehen: "The Continuous Casting of Steel in Commercial Use" (Kontinuierliches Giessen von Stahl in der Praxis) von K.P. Korothov, H.P. Mayorov, A.A. Skvortsov und A.D. Akimenko, in der übersetzung von V. Alford; "Continuous Casting of Steel" (Kontinuierliches

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Giessen von Stahl) von M.C. Boichenko (1957)» in der übersetzung von L. Herdan und R. Sewell; und "Continuous Casting" (Kontinuierliches Giessen) von D.L.McBride in Proceeding of Technical sections of the Iron and Ste'el Division of the Metallurgical Society of the American Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum Engineers (Herbst 196I).

Es ist offensichtlich, daß die Bearbeitung eines Erzeugnisses wie z.B. flüssigen Stahls sowohl äußerst gefährlich als auch schwierig ist. Wenn Stahl vermittels eines kontinuierlichen Gießverfahrens in einen kontinuierlichen Knüppel geformt wird, ist es wünschenswert, den Pegelstand des flüssigen Stahls innerhalb der Gießmaschine innerhalb sehr enger Toleranzen auf einem bestimmten Pegelstandswert zu halten. Wenn die Höhe des flüssigen Stahls zu hoch ist, indem beispielsweise zu viel Stahl in die Maschine eingegossen wird, kann es zu einem Verspritzen und damit zu einem Stahlverlust kommen, wobei Beschädigungen an der Anlage auftreten und möglicherweise sogar Bedienungspersonen in Gefahr gebracht werden können. Wenn jedoch zu wenig flüssiger Stahl innerhalb der Form vorhanden ist, kommt der Stahl nur unzureichend in Berührung mit den kühlenden Wänden, so daß er nicht genügend erstarrt und "ausbrechen" kann. Das kann unterhalb des unteren Endes der Form erfolgen, da der kontinuierliche Knüppel normalerweise nur an seiner äußeren Oberfläche verfestigt oder erstarrt ist und einen flüssigen Kern enthält. Wenn außerdem der Stahl zu langsam ausgezogen

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wird oder zu lang in der Form verbleibt, kann es vorkommen, daß er sich zu sehr verfestigt und damit in anschließenden Arbeitsgängen schwer zu handhaben ist oder im Extremfall sogar innerhalb der Form selbst erstarrt. Um zu vermeiden, daß der flüssige Stahl an den Seitenwänden einer Form oder des Formhohlraums anhaftet, wird normalerweise ein Schmiermittel in der Form eines Spezialöls in das obere Ende der t Form eingebracht und die Form verhältnismäßig schnell in senkrechter Richtung hin und her bewegt. Infolge dieser schnellen Hin- und Herbewegung wird zwar das System als ganzes gesehen verbessert, jedoch die Anzeige und Regelung des Formpegelstandes noch/mehr erschwert.

Die Bedeutung, die der Einhaltung eines richtigen Pegelstandes innerhalb der Form zukommt, ist von den Fachleuten auf diesem Gebiet nicht übersehen worden. Komplizierte Vorrichtungen und komplizierte und teure Maschinen werden deshalb fe zur Anzeige und Einhaltung des erforderlichen Pegelstandes verwendet. Eine derzeit verwendete Anzeige- und Steuervorrichtung für die Pegelstandshöhe innerhalb der Form beruht auf der Verwendung einer radioaktiven Quelle wie z.B. Cäsium 137, das in einer Kapsel aus rostfreiem Stahl eingebettet ist, we'lche ihrerseits von einem als Strahlungsschutz dienenden Gehäuse aus Mallorymetall 1000 umgeben ist, das wiederum innerhalb eines Stahlgehäuses angeordnet ist, welches das Mallorymetall vor Verspritzendem flüssigen Stahl schützt.

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Die Strahlungsquelle ist in unmittelbarer Nähe der Form in einem kleinen Abstand von dieser auf einer Seite derselben angeordnet und gibt einen Strahl radioaktiver Teilchen durch die Form, deren Wassermantel, den Formkern und den in diesem befindlichen flüssigen Stahl hindurch ab. Zur Unterbrechung der Teilchenstrahlung ist eine durch einen Elektromagneten betätigte Verschlußvorrichtung vorgesehen, damit den Bedienungspersonen ein sicherer Zugang zu dem die radioaktive Quelle umgebenden Bereich möglich ist. Die Strahlung wird von einer Empfängereinheit aufgefangen, welche aus einem Festkörper-Strahlungsdetektor hoher Empfindlichkeit in der Form eines Szintillationszähler besteht, der in einem bes onderen, wassergekühlten Stahlgehäuse außerhalb und in einem Abstand von der Form auf der der Strahlungsquelle gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Zur überwachung des Pegelstandes des flüssigen Stahls werden normalerweise zwei Empfängereinheiten verwendet, nämlich eine für normalen Betrieb und eine für den Anlauf der Anlage. Das von dem Empfänger abgegebene Signal wird dazu verwendet, die GeschwindigkeV·'-der Antriebsvorrichtung zu verändern, welche den kontinuierlichen Knüppel aus der Stahlgießform auszieht.

Trotz der Abschirmung und aller Vorsichtsmaßnahmen, die bei dieser radioaktiven Quelle getroffen worden sind, ist diese in vielen Fällen nicht in der Lage, den extremen Bedingungen standzuhalten, unter denen sie verwendet wird. Der Fachmann

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auf dem Gebiet der Stahlherstellung muß immer wieder feststellen, daß gelegentliches und unvermeidbares Verspritzen von flüssigem Stahl zu einem Ausfall der radioaktiven Empfängereinheiten führt, so daß diese zum Zwecke der Reparatur für längere Zeit außer Betrieb sind. Es ist sehr teuer und sehr zeitraubend, derartige Einheiten zu reparieren und in betriebsfähigem Zustand zu halten.

Wenn die überwachungseinrichtungen ausgefallen sind, tritt an deren Stelle im allgemeinen die menschliche überwachung. Diese erfolgt in der Weise, daß eine Bedienungsperson in Schutzkleidung und mit Abschirmung sich in die Nähe der Form begibt und die sich ständig ändernden Pegelstände des flüssigen Stahls innerhalb der kontinuierlichen Gießmaschinen mit ihren Augen überwacht, wobei die Zufuhr von Stahl zu der Maschine und der Austritt des Stahls aus der Maschine entsprechend dem von der Bedienungsperson gewonnenen optischen Eindruck und ihrem Gutdünken verändert wird. Es dürfte sich erübrigen₃ darauf hinzuweisen, daß diese Umgebung, welche eine extreme Belastung für ein abgeschirmtes radioaktives Empfängersystem darstellt, für die mit dieser Aufgabe betraute menschliche Bedienungsperson keineswegs ideal ist. Es ist daher keineswegs überraschend, daß diesen Personen in der Beurteilung Fehler unterlaufen, die zu einem Arbeiten der kontinuierlichen Gießmaschine mit einem geringeren als dem höchsten Wirkungsgrad oder sogar zu Betriebsstörungen führen.

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Zur Lösung des Problems, die Pegelstandshöhe von gescholzenem Stahl innerhalb einer kontinuierlichen Gießmaschine zu messen und zu steuern, sind auch noch weitere Vorschläge gemacht worden. Ein derartiger Vorschlag ist in der U.S.Patentschrift 3 2o4 46o von J.A. Milnes mit dem Titel "Continuous System for indicating the Liquid Level in a Continuous-Casting Mold or the Like" (Kontinuierliches System zur Anzeige des PlüssigkeitsStandes in einer Form zum korti-nuierlichen Giessen od. dgl.) beschrieben. Bei dem von Milnes vorgeschlagenen System werden Thermoelemente verwendet, die in den Wänden der Form angeordnet sind und dazu dienen, die Temperatur an verschiedenen Stellen der Form über deren senkrechte Erstreckung anzuzeigen. Aufgrund der mit den Thermoelementen gewonnenen Meßwerte wird eine Steuerspannung für den Betrieb des Knüppelantriebs gewonnen. Wenngleich das in dieser Patentschrift beschriebene System einige Vorteile gegenüber einem Strahlungssystem zu haben scheint, sind erhebliche Veränderungen an dem Formkern erforderlich, um die gewünschte Lage der Thermoelemente innerhalb des flüssigen Metalls oder innerhalb der dem flüssigen Metall benachbarten Wände zu erhalten. Da die Kerneinheit normalerweise austauschbar ist, ergeben sich wesentlich höhere Kosten für diese Einheit, und die Betriebskosten sind dementsprechend höher. Außerdem sind zusätzliche Maßnahmen für den elektrischen Anschluß der Thermoelemente und zur elektrischen Isolation derselben gegenüber den Wänden

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der Form erforderlich. Wenn an den Thermoelementen Störungen auftreten, sind umfangreiche Arbeiten an dem Formkern erforderlich, um die gestörte Einheit reparieren zu können. Der Anmelderin ist nicht bekannt, ob die von Milnes vorgeschlagene Anordnung jemals praktische Anwendung in einem kontinuierlichen Gießsystem gefunden hat und, falls dies der Fall sein sollte, ob sie sich bewährt hat. Nach Kenntnis der Anmelderin wird heutzutage überwiegend das vorstehend beschriebene radioaktive System verwendet.

In anderem Zusammenhang wurden auch bereits induktive Vorrichtungen zum Anzeigen des Pegelstandes eines Materials oder eines kontinuierlichen Materialflusses vorgeschlagen. Aufgrund der besonderen Probleme, die in einer Umgebung . der hier zur Rede stehenden Art auftreten, ist jedoch die Verwendung eines derartigen Empfängers nach Kenntnis der Anmelderin für den hier zur Rede stehenden Zweck noch nicht k vorgeschlagen worden. In der U.S.-Patentschrift 3 366 ist ein auf induktive Weise arbeitender Pegelstandsdetektor zum Messen der Höhe eines leitfähigen Materials innerhalb eines verhältnismäßig nicht-leitenden und nicht^nagnetischen Behälters und einer gleichartigen Umgebung vorgeschlagen worden. Der Detektor misst unmittelbar die Leitfähigkeit des innerhalb des Behälters befindlichen Materials, das nach den dort gemachten Ausführungen offensichtlich aus flüssigem Metall von verhältnismäßig niedriger Temperatur

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besteht. Das ist natürlich in der Umgebung einer Gießform zum kontinuierlichen Giessen von Stahl unmöglich, da das dazwischenliegende und notwendigerweise eine hohe Leitfähigkeit aufweisende Material den flüssigen Stahl abschirmt und eine derartige Messung unmöglich macht.

Der Erfindung liegt daher in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirtschaftliche Anzeige- oder Detektorvorrichtung für den Pegelstand von flüssigem Stahl und ein System für eine Form zum kontinuierlichen Giessen zu schaffen, welche weder aufwendige Veränderungen der kontinuierlichen Gießform, noch zusätzliche komplexe und gefährliche Einrichtungen wie z.B. eine radioaktive Quelle und einen entsprechenden Empfänger oder umfangreiche Einrichtungen, die in der unmittelbaren Nachbarschaft der Form angeordnet werden müssen, erfordert. Die Vorrichtung zum Anzeigen des Pegelstandes des flüssigen Metalls soll im Vergleich zu bekannten Anzeigevorrichtungen weniger verwickelt sein.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Form-Pegelstandsdetektor in Verbindung mit einem Regelsystem vorgeschlagen, wobei der Detektor eine induktive Vorrichtung wie z.-B. zwei innerhalb des wassergekühlten Mantels der Form um den Formkern herum angeordnete Spulen aufweist. Die induktive Vorrichtung wird durch einen Wechselstrom erregt, welcher an ' die eine Spule angelegt wird, und z.B. von der zweiten Spule wird ein Ausgangssignal erhalten, das proportional ist dem

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- Io -

Pegelstand des flüssigen Metalls innerhalb der kontinuierlichen Gießform. Das Ausgangssignal wird dann zur Veränderung und Steuerung des Antriebs für den Knüppel verwendet , um den Pegelstand in der Form innerhalb eines gewünschten Pegelstandsbereiches zu halten. Zu diesem Zweck wird das erhaltene Ausgangssignal mit einem phasenversetzten Eingangssignal kompensiert, und es wird ein Signal erzeugt, das in einer bestimmten Beziehung zu dem durch die Pegelstandsänderung des flüssigen Stahls induzierten Unterschied steht. Dieses Signal wird dann zusammen mit dem phasenversetzten,Eingangssignal phasengleichgerichtet, um eine Gleichspannung zu erhalten, deren Größe und Abweichungsrichtung von einem Bezugswert proportional ist der Größe und Änderungsrichtung des Pegelstands des flüssigen Metalls innerhalb der Form.

Die Erfindung beruht auf einer Entdeckung, die dem Fachmann zumindest beim ersten Eindruck unmöglich zu sein scheint. Wie der Physiker oder der Hüttenmann weiß, zeigt flüssiger Stahl oberhalb des Curiepunktes kaum oder keine ferromagnetischen Eigenschaften. Mit anderen Worten, der Stahl verhält sich nicht wie ein magnetischer Werkstoff. Dem Physiker und dem Fachmann auf dem Gebiet der Elektronik ist außerdem bekannt, daß leitfähige Werkstoffe wie z.B. Kupferblech als kurzgeschlossene Wicklungen für Spulen oder als teilweise Abschirmung für magnetische Felder wirken. Daher erscheint es unmöglich, Spulen oder einen Empfänger zur Anzeige eines

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Magnetfeldes in der Umgebung eines wassergekühlten (und normalerweise aus Kupfer bestehenden) Formkerns hoher Leitfähigkeit zur Messung des Pegelstandes einer nicht^magnetischen Flüssigkeit zu verwenden. Das ist jedoch genau das, was vermittels der Erfindung ermöglicht wird! Durch die Erfindung werden ein einfacher induktiver Empfänger und ein einfaches Anzeigeverfahren und System zur Herleitung eines genauen elektronischen Signals geschaffen, wobei das Signal proportional sowohl der Größe und Richtung der Pegelstandsänderung in der Form ist und zur Steuerung des Knüppelantriebs verwendet wird. Dazu ist es nicht erforderlich, die Form, deren Wassermantel, ihre Arbeitsweise oder ihren Wirkungsgrad nennenswert zu verändern, und außerhalb der Form sind keine radioaktiven Quellen oder Empfänger erforderlich. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene System wurde bereits mit Erfolg an einer Form zum kontinuierlichen Giessen geprüft und verwendet, die vorher mit dem vorbeschriebenen radioaktiven Empfängersystem betrieben wurde. Dazu waren keine Veränderungen an dem System erforderlich, mit der Ausnahme, daß die radioaktive Quelle und die Empfangseinrichtung entfernt wurden.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene induktive Empfängervorrichtung ist weniger verwickelt als bekannte Vorrichtungen, da sie aus nur zwei Spulen besteht, deren Lage nicht genau justiert sein muß und die vorzugsweise nicht beide zu Mittelachsen ausgerichtet sind, welche senkrecht zur Richtung der

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Pegelstandsänderung verlaufen, sondern bei denen wenigstens die eine Achse parallel zur Mittelstandsänderung verläuft.

Die von der Anmelderin als neu erachteten Erfindungsmerkmale sind in den Ansprüchen zusammengefaßt. Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei in den verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Teile bezeichnen.

Fig. 1 ist -ein Blockschaltbild einer Detektorvorrichtung zum Anzeigen des Pegelstandes in einer Form in Verbindung mit einem Regelsystem nach der Erfindung.

Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung einer teilweise aufgeschnittenen Form zum kontinuierlichen Giessen von Stahl, welche für das System der Fig. 1 verwendbar ist, und zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten induktiven Empfänger.

Fig. 3 ist ein Schaltplan des Systems der Figuren 1 und Fig. *} ist ein teilweise als Blockschaltbild dargestellter vereinfachter Schaltplan einer abgeänderten Ausführungsform des in den Figuren 1-3 dargestellten Systems, welche zusätzliche Merkmale aufweist. Figuren 5 und 6 sind schaubildliche Darstellungen weiterer Ausfuhrungsformen eines Teils des in den Figuren 1-3 dargestellten Systems.

In Fig. 1 ist ein kontinuierliches Gießsystem Io zum Giessen von Stahlknüppeln nach der Erfindung dargestellt. In dem

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System Io wird flüssiger Stahl in Stahlblöcke oder -knüppel übergeführt. Eine Quelle flüssigen Stahls 12 (die aus einem Lichtbogenofen bestehen kann, der einen Tundisch speist) wird flüssiger Stahl einer kontinuierlichen Gießform zugeführt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 2o bezeichnet ist. Aus der Gießform tritt der Stahl in der Form eines kontinuierlichen heißen Knüppels 14 aus, der von einem Antrieb 16 ausgezogen wird. Der Knüppel 14 wird in einer anschließenden Station 18 weiter abgekühlt und in einzelne Knüppel unterteilt. Zur Abkühlung des flüssigen Stahls weist die Form 2ο einen Wassermantel auf, der während des Gießverfahrens mit verhältnismäßig kaltem V/asser gespeist und aus dem verhältnismäßig heißes Wasser abgegeben wird.

Der Knüppelantrieb 16 wird durch Antriebsmotoren 22 angetrieben, die von einer Antriebssteuereinheit 24 in einer solchen Weise gesteuert werden, daß die Geschwindigkeit,mit welcher das System 16 den Knüppel 14 antreibt, innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches veränderlich ist. Wenn die Geschwindigkeit der Zufuhr von flüssigem Stahl von der Quelle 12 verhältnismäßig konstant ist und nicht feinigeregeIt wird, .stellt die Geschwindigkeit des Antriebes 16 die Hauptbestimmungsgröße für(fen Stahldurchsatz durch die Gießform 2o während des normalen Betriebes dar. Entsprechend der Erfindung sind eine induktive Pegelstandsanzeigevorrichtung 3o, die im nachfolgenden als induktiver Pegelstandsdetektor

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bezeichnet wird, als Teil der Gießform 2o und eine allgemein mit 4o bezeichnete Antriebssteuersignalschaltung 4o vorgesehen.

Die Schaltung 4o weist eine Wechselspannungs- oder Eingangssignalquelle 4l auf, die aus den normalen Netzleitungen von 50 oder 60 Hz oder einer anderen Stromquelle bestehen kann, die eine höhere oder niedrigere Frequenz aufweist. Die Quelle 41 ist mit dem Pegelstandsdetektor 30 verbunden, wie durch die Leitung 31 angedeutet ist, und mit einer Phasenverschiebungsschaltung 35 verbunden, wie durch die Leitung 32 angedeutet ist. Der Ausgang der Phasenverschiebungsschaltung 35 wird einer Kompensationsschaltung 36 zugeführt, wie durch die Leitung 37 angedeutet ist. Der Ausgang des Pegelstandsdetektors wird der Kompensationsschaltung zugeführt, wie durch die Leitung 39 angedeutet ist. Die kombinierten Ausgänge von Pegelstandsdetektor J>o und Schaltung 35 werden P vorzugsweise vermittels der Schaltung 36 so abgeglichen, daß sich für eine gewünschte Höhe oder einen gewünschten Pegelstand des flüssigen Stahls innerhalb der Form 2o ein Wert Hull ergibt. Wenn daher in der Leitung 38 ein Ausgangssignal erscheint;, stellt es eine Veränderung des Ausgangssignals dar, welche durch eine Pegelstandsändcrung innerhalb der kontinuierlichen Gießform 2o auftritt. Das Ausgangssignal 38 wird durch einen herkömmlichen Verstärker 4l verstärkt und, wie durch die Leitung 42 angedeutet, einem Phasen-

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detektor und Demodulator 45 zugeführt. Der Ausgang der Phasenverschiebungsschaltung 35 wird, wie durch die Leitung 43 angedeutet, ebenfalls dem Phasendetektor und Demodulator 45 zugeführt, und in diesem werden die relativen Phasenlagen zwischen den Ausgängen in den Leitungen 43 und 42 miteinander verglichen, ermittelt, und in der Ausgangsleitung 47 wird ein demoduliertes Gleichstromsignal erzeugt, welches der Antriebssteuereinheit 24 zugeführt wird.

Das in der Leitung 47 erscheinende Ausgangssignal besteht vorzugsweise aus einer Gleichspannung, deren Amplitudenänderung gegenüber einem nominellen Spannungswert die Größe der Pegelstandsänderung des flüssigen Stahls in der kontinuierlichen Gießform 2o und deren Änderungsrichtung (plus oder minus) von dem nominellen Wert die Richtung der Stahlpegelstands änderung (nach oben oder nach unten) darstellt. Wie durch die Leitung 47 symbolisch angedeutet ist, wird dieses Signal der Antriebssteuereinheit 24 zugeführt, welche wiederum die Antriebsmotoren 22 steuert und die Auszugsgeschwindigkeit des heißen Knüppels 14 aus der Form in einer solchen Weise verändert, daß der Pegelstand des in d3r Form befindlichen flüssigen Stahls auf den gewünschten Pegelstandswert zurückkommt .

In Fig. 2 ist eine Formeinheit 2o mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Pegelstandsdetektor dargestellt. Die Form 2o hat eine allgemein zylindrische Formgebung und befindet sich

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oberhalb und unterhalb einer allgemein quadratisch ausgebildeten Halteplattform 2oP. Während des Betriebes nimmt die Plattform 2oP eine waagerechte Lage ein, und die allgemein zylindrisch ausgebildete Form ist in senkrechter Richtung durch die Form durchgeführt. Die zur Stahlformung dienende innere Oberfläche wird von einem im Querschnitt allgemein quadratisch ausgebildeten Formhohlraum 2oA aus einem einzigen Block aus einem wärmeleitfähigen Werkstoff wie z.B. Kupfer gebildet. Die Kupferform 2oA wird von einem rohrförmigen und hohlen Wassermantel 2oJ umgeben. Der Mantel 2oJ weist eine Deckplatte 2oT und ein Bodenstück auf, die zwischen sich eine langgestreckte Ringkammer 2oC bilden. Zur einwandfreien Kühlung des Formhohlraums 2oA ist eine im Querschnitt allgemein quadratisch ausgebildete Manschette 2oS innerhalb der Kammer 2oC um die Form 2oA herum vorgesehen. Die Manschette 2oS hat eine solche Größe, daß das Kühlwasser zwischen der Manschette und der „ Kupferform 2oA umgewälzt werden kann. Die Manschette ist W vorzugsweise aus rostfreiem Stahl.

Der induktive Pegelstandsdetektor 30 zum Anzeigen des Pegelstandes des innerhalb der Kupferform 2oA befindlichen flüssigen Stahls 13 besteht aus zwei Spulen, die innerhalb eines Epoxyds oder eines anderen wärmefesten und elektrisch isolierenden Werkstoffes gewickelt sind und von diesem isoliert werden. Die Spulen haben im Querschnitt die Form einer allgemein quadratischen Hohlzylindermanschette, welche innerhalb

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der Kammer 2oC auf die Manschette 2oS aus rostfreiem Stahl aufgesetzt wird. Die Kupferform 2oA und ihre Manschette 2oS bilden den Kern 2oAS der Form 2o. Die Spulen des induktiven Detektors 3o sind so gewickelt, daß aufeinanderfolgende Wicklungen angenähert waagerecht und die Spulenitiittelachsen senkrecht verlaufen und mit der senkrechten Zylindermittelachse der Form und der Änderungsrichtung des in dieser befindlichen flüssigen Stahls zusammenfallen. Der induktive Detektor 3o befindet sich ungefähr in der Höhe» auf welcher der Pegelstand des flüssigen Stahls 13 gehalten werden soll, und muß sich daher nicht über die volle Länge der Form 2o erstrecken. Zwischen der Einheit 3o und einer wasserdichten Durchführung 2oE ist ein isoliertes Anschlußkabel 33 vorgesehen.

In der für Formen wie z.B. der Gießform 2ο üblichen Weise sind Führungen 2oG vorgesehen und durch entsprechende Manschetten in der Halteplattform 2oP durchgeführt, so daß eine waagerechte Bewegung der Form 2o während des Betriebes möglich ist. Außerdem sind Wasserzuführrohre 2oW und Wasserablaufrohre 2oX vorgesehen, durch welche Kühlwasser der Kammer 2oC zugeführt bzw. von dieser abgeführt wird. Die Kammer 2oC ist normalerweise mit V/asser gefüllt, welches zur Kühlung der Kupferform 2oA und der Stahlmanschette 2o3 dient, wobei das Kühlwasser hier zusätzlich die Wicklungen des induktiven Detektors 3o kühlt. Die in Fig. 2 dargestellte Formeinheit entspricht einer Ausführung, die von

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der Firma Koppers Company, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania (V.St.A.) für Maschinen zum kontinuierlichen Giessen von Stahlknüppeln geliefert wird und erfindungsgemäß abgeändert ist. Die Einheit unterscheidet sich von der normalen Form lediglich dadurch, daß sie zusätzlich die Detektoreinheit 3o und deren Durchführung 2oE innerhalb der Wassermantelkammer 2oC aufweist. In der Praxis hat sich gezeigt, daß das Vorhandensein des Detektors 3o die Kühlgeschwindigkeit oder den Wirkungsgrad der Form nicht meßar beeinflußt.

Anhand der Fig. 3 werden das System Io und insbesondere die Steuerschaltung 4o in Einzelheiten erläutert. Eine Netzwechselspannungsquelle 51 ist über die Leitungen 51A und 51C mit den Wechselspannungsspeiseleitungen verbunden, die z.B. einen Wechselstrom von 118 Volt führen können, oder zu irgendeiner anderen Wechselspannungsquelle führen. Die Leitung 5IA ist über eine Sicherung 52 und einen Ein- * Aus-Schalter 53 mit der einen Seite einer Primärwicklung eines Abwärtstransformators 54 verbunden. Die Leitung 51C ist mit der anderen Seite des Transformators 54 verbunden. Die eine Seite der Sekundärwicklung des Transformators 54 ist mit einer Leitung 31A, und die andere Seite der Sekundärwicklung des Transformators 54 mit einer Leitung 31B verbunden. Zwischen den Leitungen 31A und 31B liegt vorzugsweise eine Anzeigelampe 55. Die Lampe 55 wie auch der auf der Primärseite liegende Ein-Aus-Schalter 53 sind vorzugsweise an einem Schaltpult angeordnet, das sich in einiger

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Entfernung von der kontinuierlichen Gießform 2o befindet. Die Leitung 31B ist außerdem durch einen Widerstand 56 mit der Leitung 31C verbunden. Die Leitungen 31A und 31C bilden den Signaleingang 31 für die Primärspule 3oC des induktiven Pegelstandsdetektors 3o.

Mit dem Verbindungspunkt von Widerstand 56 und Leitung 31C ist eine Leitung 32C, und mit dem Verbindungspunkt von Widerstand 56 und Leitung 31B ist eine Leitung 32A verbunden. Zwischen den Leitungen 32A und 32C ist die Primärwicklung eines Transformators 58 geschaltet. Die Sekundärwicklung des Transformators 58 weist einen Mittenabgriff auf, der mit der einen Seite der Primärwicklung eines weiteren Transformators 59 verbunden ist. Die andere Seite der Primärwicklung des Transformators 59 ist über einen Kondensator 6l mit der einen Seite der Sekundärwicklung des Transformators 58 und durch einen Widerstajidskreis 62 mit der anderen Seite der Sekundärwicklung des Transformators 58 verbunden. Der Widerstandskreis 62 weist einen unveränderlichen Widerstand 62P auf, der parallel zu einem veränderlichen Widerstand 62V geschaltet ist, wobei die Parallelschaltung in Reihe mit einem dritten Widerstand 62S liegt. Die Sekundärspule des Transformators 59 weist zwei mittlere Abgriffe 63 und 6k auf, von denen der Abgriff 63 ein Mittenabgriff ist. Zwischen den beiden Abgriffspunkten 63 und 64 wird das Kompensation^ signal abgegriffen.

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- 2ο -

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Die abgegriffene Spannung dient als Kompensationsspannung, durch welche das von der Sekundärspule j5oS des. Detektors abgegebene Ausgangssignal zu Null gemacht wird.- Um die Amplitude der Kompensationsspannung verändern zu können, wird sie einem Potentiometer 72 und einem unveränderlichen Widerstand 71 zugeführt. Die Stellung des Abgriffs an dem Potentiometer 72 bestimmt die Größe der Kompensationsspannung, welche in Reihe mit der Sekundärspule 3oS des Detektors angelegt wird.

Die von dem Abgriff des Potentiometers 72 abgegriffene Spannung hat gegenüber dem Primärsignal, das der Primärspule 3oP des Detektors 3o zugeführt wird, eine geringere Größe und ist diesem gegenüber phasenversetzt. Die verringerte und phasenversetzte Kompensationsspannung, welche am Abgriff des Potentiometers 72 erhalten wird, wird der Leitung 39A zugeführt, die mit der einen Seite der Sekundärspule 3oS des induktiven Detektors 3o verbunden ist. Die andere Seite der Spule 3oS ist mit der Leitung 39C verbunden, und diese führt zu einem Bandpaßfilter 75, der auf die Frequenz der Signalquelle abgestimmt ist. Das Filter 75 bildet einen Teil des Verstärkers Hl.

Das Bandpaßfilter 75 ist über die Leitung 76 mit einer veränderlich einstellbaren Speisespannungsquelle, und der Filterausgang ist mit einer Leitung 77 verbunden, die wiederum mit dem positiven Primäreingang eines Funktionsver-

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—c ±~

stärkers 80 verbunden ist. Der Punktionsverstärker 80 (der aus einem Verstärker des Typs Motorola MC 14336 bestehen kann) ist ein-bekanntes aktives Schaltungselement, und ist hier als Niederfrequenz-Wechselspannungsverstärker geschaltet. Der Punktionsverstärker 80 ist an seinem primären positiven Eingang über die Leitung 77 mit dem Bandpaßfilter 75 verbunden und an seinem negativen Primäreingang mit einem Abgriff eines veränderlichen Widerstandes 78 verbunden. Die eine Anschlußklemme des Widerstandes 78 ist mit Masse, und die andere durch einen Rückkopplungswiderstand 79 mit der Ausgangsklemme des PunktionsVerstärkers 80 verbunden.

Die in üblicher Weise mit den Ziffern 6 und 8 bezeichneten Anschlußklemmen des Punktionsverstärkers 80 sind über eine Leitung 81 mit einer Quelle positiver Spannung B+ in dem Speisegerät 7o verbunden, die Anschlußklemmen 9 und Io sind über einen Kondensator 82 miteinander verbunden, der Verstärke rausgang ist über einen Kondensator 83 mit der Anschlußklemme 3 verbunden und die Anschlußklemme 4 ist über die Leitung 85 mit einer Quelle negativer Gleichspannung in dem Speisegerät 7o verbunden. Das von dem Punktionsverstärker 80 abgegebene verstärkte Wechselspannungssignal ist über eine Kondensatorschaltung 87 kapazitiv mit einer Leitung 42A gekoppelt, die mit der einen Seite der Primärwicklung eines Transformators 88 verbunden ist. Die andere Seite der Primärwicklung de3 Transformators 88 ist mit

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Masse verbunden.

Der Transformator 88, der einen Teil der Phasendetektor- und Demodulatorschaltung 45 bildet, weist an seiner Sekundärwicklung einen Mittenabgriff auf. Die eine Seite der Primärwicklung ist über einen Einpol-Umschalter 89 mit einer Leitung 91 verbunden, die wiederum zu einer allgemein mit 9o bezeichneten phasenempfindlichen Demodulatorschaltung 9o führt. Die andere Seite der Schaltung 9o ist über eine Leitung 92 mit einem weiteren Einpol-Umschalter 93 mit der anderen Seite der Sekundärwicklung des Transformators 88 verbunden. Die anderen Eingänge der Brückenschaltung 9o liegen jeweils über die Leitungen 43A bzw. 43C an der ganzen Sekundärwicklung des Transformators 59. über d iese Leitungen 43A und 43C verläuft das Wechselspannungssignal, das in der Darstellung der Fig. 1 durch die Leitung 43 geht.

Die Brückenschaltung 9o besteht im einzelnen aus vier Pestkörper-Dioden 9oA, 9oB, 9oC und 9oD und vier Widerständen 9oW, 9oX, 9oY und 9oZ, wobei in jedem der vier Zweige der Brückenschaltung 9o jeweils eine Diode und ein Widerstand in Reihe geschaltet sind. Insbesondere ist die Anode der Diode 9oA mit der Leitung 43A verbunden, während ihre Kathode durch den Widerstand 9oW mit der Leitung 91 verbunden ist, Die Leitung 91 ist durch den Widerstand 9oX mit der Anode der Diode 9oB verbunden, deren Kathode wiederum mit der

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Leitung 43c verbunden ist. Die Anode der Diode 9oC ist mit der Leitung 43C, und die Kathode durch den Widerstand 9oY mit der Leitung 92 verbunden. Die Leitung 92 ist außerdem durch den Widerstand 90Z mit der Anode der Diode 9oD verbunden, deren Kathode ihrerseits mit der Leitung 43A verbunden ist.

Das von der Brückenschaltung 9o abgegebene Gleichstromsignal veränderlicher Höhe wird von dem Mittenabgriff an der Sekundärwicklung des Transformators 88 über eine Leitung 94 einer Filter- oder Glättungsschaltung 95 zugeführt. Die Schaltung 95 weist einen ersten Widerstand 96auf, der mit der Leitung 94 und der einen Seite eines Kondensators 97 verbunden ist, dessen andere Seite an Masse liegt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 96 und dem Kondensator 97 ist über einen Widerstand 98 mit einem zweiten Glättungskondensator 99 verbunden, der auf seiner anderen Seite ebenfalls an Masse liegt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 98 und dem Kondensator 99 ist über einen Widerstand lol mit Masse und außerdem mit der Ausgangsleitung 47 verbunden, zwischen der und Masse das Antrxebssttuersignal entwickelt wird.

Die andere Seite des Gleichstromausgangs der Brückenschaltung 2o wird von dem Mittenabgriff 63 an der Sekundärwicklung des Transformators 59 abgenommen und über die Leitung 92 dem Abgriff des Potentiometers 67 zugeführt. Eine an den Dioden

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129 des Speisegerätes erzeugte Gleichspannung wird einem Netzwerk zugeführt, das aus dem Potentiometer 71 ', dem Potentiometer 67 und dem Widerstand 68 besteht. Die Einstellungen der Potentiometer 71' und 67 bestimmen die Größe der Gleichspannung, welche zwischen dem Ilittenabgriff 63 und der Massebezugsebene in Reihe mit dem Ausgangssignal der Brückenschaltung angelegt wird. Die Massebezugsebene wird hier wie in elektronischen Schaltungen als Eezugswert angenommen und muß nicht Erdpotential entsprechen.

In Fig. 3 ist weiterhin ein Ablese- und Abgleichsmeßgerät loo dargestellt, das die doppelte Aufgabe hat, während des normalen Betriebes die Ausgangsspannung anzuzeigen und während der Einstellung des Systems Io zur Herstellung des IJullabgleichs zu dienen. Das Meßgerät loo besteht aus einem Mikroamperemeter. Seine eine Eingangsklemme ist durch einen Strombegrenzungswiderstand Io3 mit der Leitung 47, und seine k andere Eingangsklemme durch einen Einpol-Umschalter Io5 mit Masse verbunden. Das Meßgerät loo liefert eine unmittelbare Ablesung der von dem System abgegebenen Spannung und ist vorzugsweise an dem Schaltpult angeordnet, so daß es von der Bedienungsperson beobachtet werden kann.

Wenn das Meßgerät loo zum Abgleichen verwendet wird, ist es in der anderen Stellung des Umschalters Io5 mit der zum ilittenabgriff führenden Leitung 94 und außerder. über daß Vriderstandsnetswerk mit dein V.'iderstand IcVj mi t den

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Kathoden der beiden Dioden 111 und 112 verbunden. Die Anoden der Dioden 111 und 112 sind jeweils mit den zweiten Anschlüssen der beiden Umschalter 89 und 93 verbunden. Die Umschalter 89, 93 und Io5 sind vorzugsweise miteinander gekoppelt, so daß sie gleichzeitig umgeschaltet werden können, wie teilweise durch die Linie 113 angedeutet ist. Wenn die Umschalter 89 und 93 umgeschaltet sind, verbinden sie die Enden der Sekundärwicklung des Transformators 88 über die entsprechenden Dioden 111 und 112 und den Widerstand Io9 mit dem Mikroamperemeter loo. Die andere Seite des Meters loo ist mit dem Mittenabgriff der Sekundärwicklung des Transformators 88 über die Leitung 94 verbunden.

Diese Schaltung bildet einen Vollweggleichrichter für jede von dem Verstärker 41 kommende induzierte Wechselspannung. Im Abgleichszustand sollte die von den Abgriffen 63 und 64 des Transformators 59 angelegte Kompensationsspannung die in der Sekundärspule 3oS des induktiven Pegelstandsdetektors induzierte Spannung aufheben. Somit wird im Abgleichszustand kein Strom von dem Vollweggleichrichter abgegeben, so daß der Meter loo die Anzeige Null geben sollte. Der Meter loo kann dann dazu verwendet werden, das System Io einzustellen oder abzugleichen, indem die verschiedenen Schaltungselemente in einer solchen Weise eingestellt werden, daß sich für die gewünschte Pegelstandshöhe des flüssigen Stahls innerhalb der Form 2o eine Meterablesung von null ergibt. Für diese Einstellung wird der Meter loo effektiv als Wechselspannungs-

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messer verwendet. Bei Annäherung an den Abgleichspunkt kann die Empfindlichkeit des Meters loo durch Verringerung des effektiven Widerstandes der Schaltung gesteigert werden, indem der Empfindlichkeits-Tastenschalter 117 niedergedrückt und dadurch der zusätzliche Widerstand 116 parallel zu dem Widerstand Io9 geschaltet wird.

Das Speisegerät 7o soll nun kurz beschrieben werden. Anstelle des hier in Einzelheiten dargestellten Speisegerätes 7o läßt sich auch jedes andere gleichwertige Speisegerät verwenden. Die hia? dargestellte Ausführungsform weist einen Transformator 12o auf, dessen Primärwicklung parallel zu der Primärwicklung des Transformators 54 mit den Wechselspannungsleitungen 51 verbunden ist. Die Sekundärseite des Transformators 12o liegt an einer Vollweg-Gleichrichterbrücke 121, die aus vier Dioden besteht und deren Ausgang mit den Leitungen 122 und 123 verbunden ist. Zwischen den Leitungen 122 und 123 ist ein Glättungskondensator 124 geschaltet. Mit der Leitung 123 ist ein Widerstand 125 verbunden, der an seiner anderen Seite durch einen Kondensator 126 mit der Leitung 122 verbunden ist. Die Kondensatoren 124 und 126 dienen zusammen mit dem Widerstand 125 als Glättungs- oder Filterschaltung. Die Leitung 122 ist durch eine spannungsregelnde Zenerdiode 127 mit Masse, und der Verbindungspunkt von Widerstand 125 und Kondensator 126 ist mit einer spannungsregelnden Zenerdiode 128 verbunden. Dieser Ver-

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bindungspunkt bildet die primäre Ausgangsleitung B+. Die Leitung 22 dagegen bildet eine primäre Ausgangs leitung B-. Der Verbindungspunkt von Widerstand 125 und Kondensator 126 ist mit der Kathode der Zenerdiode 128 verbunden, deren Anode die Quelle niedriger Spannung B'+ bildet, und ist außerdem mit der Anode der ersten von fünf spannungsregeInden Dioden 129 verbunden, die zwischen der Anode der Zenerdiode 128 und Masse in Reihe geschaltet sind, wobei jeweils eine Anode mit der Kathode der anschließenden Diode verbunden ist. Ein einstellbarer Vorspannungseingang für den Verstärker 8o durch das Filter 75 wird durch das Spannungsteilernetzwerk 13o gebildet, das einen mit der Leitung B- und mit dem einen Ende des Potentiometers 132 verbundenen ersten Widerstand 131 aufweist. Das andere Ende des Potentiometers 132 ist über einen Widerstand 133 niit der Leitung B+ verbunden. Der Abgreifer des Potentiometers 132 ist mit der Leitung 76 verbunden.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, erzeugt die in Fig. 3 dargestellte Schaltung während des Betriebes in der Leitung 47 eine Gleichspannung, deren Größe u: d Richtung der Veränderung des Pegelstandes nach Größe und Richtung innerhalb der Form 2o entsprechen. Durch die Eingangssignalquelle, d.h.den Verstärker kl wird ein Wechselspannungssignal mit Netzfrequenz den Leitungen 3IA und 31C zugeführt und durch diese an die Primärspule 30P angelegt. An dem Widerstand 56 wird ein dem Signal in der Primärspule JcP proportionales

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Signal entwickelt und über den Transformator 58 dem Transformator 59 zugeführt. Durch Einstellung des veränderlichen Widerstandes 62V in der Widerstandsschaltung 62 läßt sich die Phase des von dem Transformator 59 abgegebenen Ausgangssignal verändern. Somit liefert der Transformator 59 zwischen seinen Abgriffspunkten 63 und 74 ein Wechselstromsignal verringerter Amplitude, das gegenüber dem in der Primärwicklung 3oP entwickelten Eingangssignal phasenversetzt * ist.

Wenn in der Sekundärspule 3oS ein Signal entwickelt wird, muß es das an dem Punkt 72 abgegriffene Signal "kompensieren". Die Oberwellen der an die Primärwicklung angelegten Grundfrequenz, die beispielsweise in der Sekundärwicklung entstehen können, werden durch das Bandpaßfilter 75 ausgefiltert, so daß dem Punktionsverstärker 80 nur Grundfrequenzsignale zugeführt werden. Sobald eine Abweichung von dem gewünschten Pegelstand für den flüssigen Stahl auftritt, erscheint in der Leitung 77 ein kleines Wechselspannungssignal mit der Grundfrequenz. Dieses Wechselspannungssignal wird durch den Funktionsverstärker 80 verstärkt und über die für Gleichstrom sperrende Kapazität 87 dem Transformator 88 zugeführt.

An dem Mittenabgriff 94 des Transformators 88 wird bei wichtvorhandensein von Wechselspannungssignalen in Verhältnis zu Masse ein nominelles Signal durch die Einstellung des

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Potentiometers 67 entwickelt, welches das Gleichstrompotential an dem Mittenabgriff 63 des Transformators 59 vorgibt. Dieses kann beispielsweise auf einen nominellen Wert von 2 Volt eingestellt sein.

Der Demodulator 90 entwickelt aus dem durch den Verstärker 80 verstärkten und von dem Transformator 88 über die Leitungen 91 und 92 zugeführten Wechselspannungssignal in bezug auf den Mittenabgriff 63 eine negative oder positive Restspannung in der Leitung 94, wenn die Kopplung zwischen den Spulen 3oP und 3oS stärker oder schwächer ist als die Kopplung, vrelche bei dem vorbestimmten Sollwertpegelstand vorhanden ist.

Die in der Leitung 9k in bezug auf Masse erscheinende Ausgangsspannung ist daher der Gleichstromwert an dem Mittenabgriff 63, welcher durch die Einstellung des Potentiometers 67 vorgegeben wird, zuzüglich des von dem Demodulator 9o abgegebenen positiven oder negativen Ausgangssignals. Der durch die Einstellung des Potentiometers 67 vorgegebene Gleichstromwert bestimmt den Einstellpunkt oder Betätigungswert, während das Ausgangssignal des Demodulators ein zur Einstellung der Antriebssteuereinheit 2k dienendes Korrektursignal ist, durch welches ein konstanter Pegelwert des Stahls innerhalb der Form aufrechterhalten wird.

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß das System verhältnismäßig unempfindlich gegenüber Schwankungen des Ein-

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gangssignalwertes der Spannungsquelle 51 oder Widerstandsänderüngen in der Primärspule und in dem Schaltkreis 3o, 31 ist. Das ist darauf zurückzuführen, daß die von dem Transformator 59 abgegebene Kompensationsspannung von dem Transformator 58 erhalten wird, der seinerseits durch den Spannungsabfall an dem Widerstand 56 erregt wird. Wenn daher die Netzspannung 51 abfällt oder der Widerstand der Spule 3oP zunimmt, nimmt der Strom in der Spule 3oP ab, wodurch auch die in der Spule 3oS induzierte sekundäre Spannung abnimmt. Durch eine Verringerung des Stroms in der Spule 3oP wird jedoch auch die an dem Widerstand 56 anliegende Spannung und damit die von dem Transformator 59 entwickelte Kompensationsspannung verringert. Somit tritt netto keine Änderung des dem Filter 75 und dem Punktionsverstärker 80 zugeführten Signals auf, und der Pegelstand des in der Form befindlichen Stahls bleibt unbeeinflußt von Änderungen der Metzspannung 51 oder Änderungen des Widerstandes der Spule 3oP.

In Fig. 4 ist ein vereinfachter Schaltplan des anhand der Figuren 1-3 beschriebenen grundsätzlichen Systems dargestellt, das hier jedoch einige Änderungen aufweist. Bei dieser Anordnung ist zusätzlich eine Vorrichtung zum selbsttätigen Ausgleich für Temperaturschwankungen des in der Form befindlichen flüssigen Metalls vorgesehen. Wenngleich die Temperatur von flüssigem Stahl normalerweise nicht so

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weit schwankt, um den Arbeitspunkt oder Nullpunkt des anhand der Figuren 1-3 beschriebenen Systems zu verändern, kann es für manche Anwendungen wünschenswert sein, eine Vorrichtung zum Ausgleich derartiger Temperaturschwankungen vorzusehen.

Die Schaltung unterscheidet sich hauptsächlich durch zwei zusätzliche Spulen, die hier mit 58' bezeichnet und um den Kupferformkern 2oAS herumgewickelt sind. Die Schaltung der Fig. 4 weist einen Transformator 5^ auf, der zur Speisung der Ausgangsleitungen 3IA und 3 IC dient, die mit der Primärspule 3oP und außerdem einer Sekundärspule 58¹P des Detektors 3o verbunden sind. Die Spulen 3oP und 58'P sind in Reihe geschaltet. Da der Verwendungsberexch des Detektors 3o eine geringe Kopplung zwischen den Spulen zur Folge hat, tritt infolge der räumlichen Trennung von Spule 3oS und Spule 58'P nur eine sehr geringe Kopplung zwischen diesen auf. In manchen Fällen kann es auch wünschenswert sein, die Spule 58'P gegenüber den Spulen 30P und 3oS abzuschirmen.

Eine vierte Spule 58'S, welche die Sekundärwicklung eines Transformators 58' darstellt, ist ebenfalls um den Formkern 2oAS herumgewickelt, befindet sich jedoch in einer Höhe, die wesentlich unterhalb des Schwankungsbereiches für die Höhe des flüssigen Metalls liegt. Daher ist ihre Kopplung in erster Linie konstant, mit Ausnahme von Schwankungen, die durch die Temperatur des flüssigen Stahls hervorgerufen werden. Die sekundäre Wicklung 58¹S ist über eine Phasen- -

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und Amplituden-Einstellschaltung I4l mit der einen Seite der sekundären Spule 3oS über die Leitung 39C verbunden. Die Schaltung l4l weist einen veränderlich einstellbaren Kondensator l4lC auf, der auf seiner einen Seite mit dem einen Ende der Spule 58¹S und auf seiner anderen Seite mit einer festen Anschlußklemme des veränderlichen Widerstandes l4lR verbunden ist, der mit seiner anderen Anschlußklemme an Masse ^ liegt. Der Abgreifer des Widerstandes ist mit der Leitung 39c verbunden. Auch hier wird wiederum die durch die Spule 58'S zwischen Masse und Leitung 39C erzeugte Kompensationssignalspannung, die in Beziehung zu dem in der Spule 58¹P vorhandenen Eingangssignal steht, vorzugsweise so eingestellt, daß sie die gleiche Phase hat und in ihrer Phase ■ entgegengesetzt ist dem in der sekundären Spule 3oS entwickelten Signal, um zwischen Masse und der Leitung 39A ein Nullsignal zu erzeugen, das über das Bandpaßfilter und die Leitung 77 an den Verstärker 78 angelegt wird, wo-

bei Verstärker, !Filter und Leitung Teile der Verstärkerschaltung kl sind.

Das zwischen der Masseleitung und der Leitung 39C erscheinende Ausgangssignal stellt das Kompensationssignal und auch das Eingangssignal dar. Das zusammengesetzte Signal wird einem Verstärker Ikk zugeführt, der durch einen Transforma-• tor 59 mit der Phasendetektor- und Demodulatorschaltung gekoppelt ist, deren Ausgang wie bei der bereits beschriebenen Ausführung von dem Mittenabgriff des Transformators 88 abge-.

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noiranen und einer Gleichstrom-Filter- oder Glättungsschaltung 95 zugeführt wird.

Die in Fig. 4 dargestellte Schaltung ist zwar gegenüber der Schaltung der Fig. 3 etwas vereinfacht, arbeitet jedoch im wesentlichen in gleicher Weise. Der Hauptunterschied besteht in der Abnahme des Eingangssignals von dem um den Formkern 2oAS herum angeordneten Transformator 58'. Da das Ausgangssignal eine kleinere Amplitude aufweist, ist vor der Demodulatorschaltung 9o ein Verstärker 144 vorgesehen. Der Kauptvorteil dieser Schaltung besteht darin, daß sie unabhängig ist von Temperaturschwankungen des flüssigen Metalls.

In den Figuren 5 und β ist ein induktiver Pegelstandsdetektor 3o^f mit einer von den induktiven Detektoren 3o der beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen abweichenden Formgebung dargestellt. Der induktive Detektor 3ο¹ weist eine Primärspule 3o"E auf, die um die gesamte Zone der erwarteten Schwankungsbreite des Formpegelstandes herumgewickelt ist. Die Sekundärspule 3o^fS ist um eine zur Achse des Pegelstandes senkrechte Achse aufgewickelt und befindet sich auf der einen Seite der Spule 3o'P. Die abgeänderte Spule 3ο¹S weist vorzugsweise einen versetzten magnetischen Mittelpunkt 3o'C auf, wie am beaten aus Fig. ersichtlich ist. Beim Wickeln der Spule werden zweckmäßiger— weise Isolationsblöcke 3o'I zwischen aufeinanderfolgenden

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Wickiungsgruppen der Spule 3o'S angeordnet. Obwohl diese Formgebung den Raumbedarf des Detektors 3o' etwas vergrößert, hat sie doch den Vorteil, daß eine geringe Phasenversetzung und Aufhebung der Signale zwischen primärer und sekundärer Spule auftritt und infolge dieser räumlichen Zuordnung die Notwendigkeit, eine Phasenversetzung und Kompensation oder ein zur Aufhebung dienendes Signal vorzusehen, wenigstens zu einem gewissen Grade verringert wird. Da die Spule 3o'S einen versetzten Mittelpunkt aufweist, ermöglicht sie einen größeren Steuerbereich in Richtung nach unten, in welcher die meisten Höhenschwankungen auftreten.

Durch die Erfindung ist somit ein neuartiges und verbessertes Porm-Pegelstandsdetektor- und Regelsystem mit vorteilhaften Eigenschaften geschaffen worden. Das hier beschriebene erfindungsgemäß ausgebildete Detektor- und Regelsystem k läßt sich nicht nur für Verfahren zum kontinuierlichen Giessen von Stahl verwenden, auf welche es derzeit am besten anwendbar ist, sondern auch in für den B'achmann leicht ersichtlicher Weise zum kontinuierlichen Giessen von anderen Metallen oder Werkstoffen. Darüber hinaus läßt sich das Verfahren auch in anderen Gebieten anwenden.

- Patentansprüche.· 109830/1371

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Regeln des Pegelstandes von flüssigem Metall innerhalb des Formkerns einer Gießform zum kontinuierlichen Giessen, mit einem Kern, der eine hoch leitfähige Schicht aufweist, und einem Formhohlraum, dem von einer Quelle flüssiges Metall zuführbar ist, und aus dem ein kontinuierlicher Knüppel aus wenigstens teilweise erstarrtem Metall vermittels eines Antriebssystems veränderlich einstellbarer Geschwindigkeit ausziehbar ist, gekennzeichnet durch einen in der Nähe jedoch außerhalb des Formkerns (2oAS) angeordneten und zur Anzeige von Pegelstandsänderungen des innerhalb des Formhohlraums (2oA) befindlichen flüssigen Metalls (13) dienenden induktiven Formpegelstandsdetektor (3o) mit wenigstens einer induktiven Spule (3oP) und eine mit dem Pegelstandsdetektor und dem Antriebssystem (16) für den Knüppel gekoppelte und zur Steuerung der Geschwindigkeit des Knüppelantriebssystems in Abhängigkeit von dem Detektor dienende Steuervorrichtung (4o), durch welche die Geschwindigkeit des Antriebssystems während des normalen Betriebs in einer solchen Weise steuerbar ist, daß der Pegelstand des flüssigen Metalls innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Formpegelstandsdetektor (3o) zwei Spulen (3oP,

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3oS) aufweist und die Steuervorrichtung (²Jo) eine mit der einen Spule gekoppelte und zum Erregen derselben mit einem Wechselspannungssignal dienende Signalquelle (-41), eine mit der anderen Wicklung gekoppelte und zum Erhalten eines in einer bestimmten Beziehung zu dem Eingangssignal und dem Pegelstand des flüssigen Metalls innerhalb der Form stehende^orVichtüng (39)»~ eine Quelle (35) für ein zweites

_k Signal, das in einer bestimmten Beziehung zu dem Eingangssignal steht, diesem gegenüber jedoch phasenversetzt ist, und eine mit der Vorrichtung zum Erhalten eines Ausgangssignals und der zweiten Signalquelle gekoppelte Vorrichtung (36) zum Herleiten eines Gleichstrom-Formpegelstandssteuersignals, dessen Amplitude proportional zu Abweichungen des ■ Pegelstandes des innerhalb des Formkerns befindlichen flüssigen Metalls von einem vorgegebenen Pegelstand veränderlich ist, aufweist, wobei das Formpegelstandssteuersignal zur Steuerung von Motoren (22) in dem Knüppelantriebssystem

™ in einem den Abweichungen des flüssigen Metalls von dem vorbestimmten Pegelstand entgegengesetzten Sinn dient.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1, insbesondere Gießformpegelstandsdetektor für eine Gießform zum kontinuierlichen Giessen, mit einem inneren Kern zur Aufnahme von flüssigem Metall, vorzugsweise auf einer bestimmten Pegelstandshöhe, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (3o) wenigstens eine erste induktive Spule (3oP) aus mehreren in einer

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isolierenden Form in angenähert zueinander parallelen Ebenen angeordneten Wicklungen aufweist, und die Form eine allgemein zylindrische Formgebung besitzt und in ihrer Form und Größe den Kern oberhalb und unterhalb der vorbestimmten Pegelstandshöhe manschettenformxg umgibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (3o) eine zweite induktive Spule (3oS) aus einer vorbestimmten Anzahl in der gleichen isolierenden Form wie die erste induktive Spule und in aufeinanderfolgend angenähert parallelen Ebenen angeordneter Wicklungen aufweist.

5. Verfahren zum Regeln des Pegelstands von flüssigem Metall in einer Form zum kontinuierlichen Giessen, die einen von einem Kühlmantel umgebenen Formkern aufweist, aus dem ein kontinuierlicher Knüppel vermittels eines Antriebssystems ausgezogen wird, vermittels der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Formmantels und an dem Kern ein zeitlich veränderliches magnetisches Feld erzeugt, die durch die Höhe des innerhalb des Kerns befindlichen flüssigen Metalls beeinflußte magnetische Feldstärke abgefühlt und das Antriebssystem in einer solchen V/eise gesteuert wird, daß es Veränderungen des Pegelstands des innerhalb des Formkerns befindlichen flüssigen Metalls entgegenwirkt und den Pegolstand auf oder ungefähr auf einem vorbestimmten Sollwert hält.

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